双子座SERS技术用于跨类别生物标志物的检测以及急性冠状动脉综合征患者突发心脏死亡的早期预警

《ACS Nano》：Gemini SERS for Cross-Category Biomarker Detection and Early Warning of Sudden Cardiac Death in Acute Coronary Syndrome

表面增强拉曼散射（SERS）平台Gemini实现代谢物丙酮酸与蛋白质LDHB的同步高灵敏检测，通过抗体修饰金纳米颗粒识别LDHB，硼酸盐SERS纳米标签响应POx催化的H2O2生成，双信号谱区分辨率达2.415 μM和0.032 ng/mL，结合SVM分类器对急性冠脉综合征猝死患者诊断准确率达85%，优于常规方法（AUC 0.82 vs 0.79）。

　　

在复杂的生物流体中同时检测代谢物和蛋白质（这两类在化学和功能上都有显著差异的生物分子）仍然是一个重要的分析难题，但对疾病的早期和准确诊断至关重要。这些困难源于分子丰度、理化性质以及检测机制之间的内在差异。这种分析限制在多种疾病背景下都存在，急性冠状动脉综合征引起的猝死（ACS-SCD）就是一个典型的例子——其中代谢和蛋白质组的失调掩盖了早期的诊断线索，因此需要采用强大的多重检测策略。在这里，我们介绍了一种双信号表面增强拉曼散射（SERS）平台，称为“Gemini”，它可以超灵敏地、跨类别地定量血浆来源的外泌体中的丙酮酸（一种代谢物）和乳酸脱氢酶B（LDHB，一种蛋白质）。该系统结合了经过抗体修饰的金纳米粒子来识别LDHB，并使用基于硼酸酯的SERS纳米标签，这种标签能够响应由丙酮酸氧化酶（POx）介导的级联反应产生的过氧化氢（H₂O₂）。这种策略能够在单次检测中产生两种光谱上不同的拉曼信号，从而实现无干扰的定量检测。Gemini的检测限分别为：丙酮酸2.415 μM，LDHB 0.032 ng/mL。当与支持向量机（SVM）分类器结合使用时，该平台能够以85%的准确率（90%的灵敏度，80%的特异性）准确区分ACS-SCD患者和健康对照组，其诊断性能与传统方法相当（AUC分别为0.82和0.79）。这项研究展示了一种用于整合代谢组学和蛋白质组学诊断的多重SERS框架，并为早期心血管风险评估提供了一种临床可扩展的策略。此外，Gemini平台还为多种病理生理条件下的精准诊断提供了一个广泛适用的范例。